nghiên cứu ip trong mạng vsat và ứng dụng tại việt nam

1 Môc lôc Trang Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT 1.1. Giới thiệu 2 1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh 2 1.1.2. Cấu trúc tổng thể của một đường thông tin vệ tinh 3 1.1.3. Các đặc điểm của thông tin vệ tinh 5 1.2. Những vấn đề chung của thông tin vệ tinh 6 1.2.1. Các phương pháp đa truy nhập 6 1.2.2. Các băng tần cho thông tin vệ tinh 13 1.3. Tổng quan về mạng VSAT IP 14 1.4. Cấu trúc của hệ thống VSAT IP 16 1.4.1. Vệ tinh iPSTAR 16 1.4.2. Trạm cổng (Gateway) 18 1.4.3. Trạm thuê bao 21 1.5. Ưu, nhược điểm của hệ thống IP STAR 21 1.5.1. Ưu điểm 21 1.5.2. Nhược điểm 22 1.6. Giải pháp kỹ thuật cho hệ thống IP VSAT 22 1.6.1. Lưạ chọn công nghệ chuyển mạch gói IP 22 2 1.6.2. Lựa chọn công nghệ đa truy nhập vệ tinh 26 Chương 2 CÔNG NGHỆ IP TRONG MẠNG VSAT 2.1. Đóng gói IP 29 2.1.1. Khái niệm căn bản 29 2.1.2. Giao thức điều khiển liên kết dữ liệu ở lớp cao (HDLC) 30 2.1.3. Giao thức điểm - điểm (PPP) 30 2.1.4. Điều khiển truy nhập môi trường 31 2.1.5. IP qua vệ tinh 31 2.2. Nối mạng vệ tinh IP 32 2.2.1. Định tuyến trên vệ tinh 33 2.2.2. IP di động trong mạng vệ tinh 34 2.2.3. Phân giải địa chỉ 37 2.3. Các phương thức bảo mật mạng cơ bản trong vệ tinh 37 2.3.1. Các phương thức bảo mật 38 2.3.2. Các hàm băm đơn hướng 39 2.3.3. Mã đối xứng (với khoá bảo mật) 39 2.3.4. Mã hoá bất đối xứng (bằng khoá công cộng/riêng) 40 2.3.5. Bảo mật mạng vệ tinh 41 2.4. Giao thức mạng IPv6 44 2.4.1. Nền tảng của IPv6 44 2.4.2. Địa chỉ IPv6 46 2.4.3. Mạng IPv6 qua vệ tinh 51 2.4.4. Chuyển đổi IPv6 52 2.4.5. Kỹ thuật đường hầm IPv6 qua mạng vệ tinh 52 2.4.6. Biên dịch 6to4 thông qua mạng vệ tinh 54 2.4.7. Các vấn đề với 6to4 55 2.5. Phát triển mạng vệ tinh trong tương lai 56 3 Chương 3 ỨNG DỤNG VSAT IP VÀO VIỆT NAM 3.1. Giới thiệu chung 59 3.2. Các dịch vụ của VSAT IP 60 3.2.1. Dịch vụ truy nhập Internet băng rộng 60 3.2.2. Dịch vụ thoại VoIP và Fax 61 3.2.3. Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) 61 3.2.4. Dịch vụ GSM Trunking 62 3.2.5. Dịch vụ hội nghị truyền hình 63 3.2.6. Dịch vụ truyền hình quảng bá 63 3.2.7. Một số ứng dụng VSAT IP điển hình ở Việt Nam 64 3.3. Yêu cầu mạng lưới 66 3.3.1. Vị trí trung tâm 66 3.3.2. Vị trí ở xa 67 3.4. Hệ thống VoIP trong mạng VSAT 69 3.4.1. Yêu cầu hệ thống thoại 71 3.4.2. Giải pháp thoại trên nền IP thế hệ mới (VoIP NGN) 71 3.4.3. Giải pháp VoIP kết hợp tổng đài truyền thống 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 1. Kết luận 88 2. Kiến nghị 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 1 Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t ADSL Asymetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ AS Autonomous System Hệ thống độc lập ATA Analog Telephony Adapter Bộ tương thích điện thoại tương tự với hệ thống số ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải đồng bộ BB Base Band Băng tần cơ sở BSS Broadcast Satellite Service Dịch vụ vệ tinh quảng bá BTS Base Transceiver System Hệ thống thu phát gốc CDMA Code Divison Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã D/C Down Converter Bộ đổi tần xuống DEM Demodulation Bộ giải điều chế DNS Domain Name Service Dịch vụ phân giải tên miền DSI Digital Speech Interpolation Kỹ thuật nội suy tiếng nói số DVB-S Digital Video Broadcasting – Satellite Quảng bá hình ảnh số qua vệ tinh EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương FDMA Frequency Divison Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FSS Fixed Satellite Service Dịch vụ vệ tinh cố định FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp FXO Foreign eXchange Office Giao diện điện thoại phía tổng đài FXS Foreign eXchange Subscriber Gia diện điện thoại phía nhà thuê bao GEO Geostationary Earth Orbit Quỹ đạo địa tĩnh GES Gateway Earth Station Trạm cổng mặt đất GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu HDLC High level DataLink Control Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất cao IAX2 Inter-Asterisk eXchange2 Giao thức truyền tải trong mạng VoIP IDU Indoor Unit Khối thiết bị trong nhà IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet 2 INTELSAT International Telecommunications Satellite Organization Tổ chức vệ tinh thông tin quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet IP2TV Internet Protocol to Television Giao thức Internet trên truyền hình Ipsec Internet Protocol security Bảo mật giao thức Internet IPv4/v6 Internet Protocol version 4/6 Giao thức Internet phiên bản 4/6 ISLs Inter-Satellite Links Các kết nối liên vệ tinh ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp d.vụ Internet LAN Local Area Network Mạng vùng nội hạt MCU Multipoint Conference Unit Bộ hội nghi truyền hình đa điểm NAT Network Address Translation Dịch địa chỉ mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng ODU Outdoor Unit Khối thiết bị ngoài trời OFDM Orthogonal Fequency Divison Multiplexing Ghép kênh trực giao phân chia theo tần số OSPF Open Shortest Part First Đường ngắn nhất đầu tiên được xác định PBX Private Branch eXchange Tổng đài nội bộ PSTN Public Switching Telephone Network Mạng chuyển mạch công cộng POP3 Post Office Protocol 3 Giao thức văn bản điên tử 3 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QSPK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương RRM Radio Resouce Management Quản lý tài nguyên vô tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành riêng tài nguyên RP Render-Vous Point Điểm gặp nhau SCPC Single Channel Per Carrier Một kênh trên một sóng mang SF/TDMA Single Frequency/ Time Divison Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian một sóng mang SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SS7 Signaling System 7 Hệ thống báo hiệu số 7 TCP Transmission Control protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDMA Time Divison Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TTL Time To Live Thời gian tồn tại 3 U/C Up Converter Bộ đổi tần lên UDP Use Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người dùng UES User Earth Station Trạm người dùng mặt đất URL Uniform Resource Location Xác nhận tài nguyên đồng dạng UT User Terminal Các trạm thuê bao VoD Video - on – Demand Truyền hình theo yêu cầu VISTA Vietnam Information for Science and Technology Advance Mạng thông tin khoa học và công nghệ Việt Nam VNPT Vietnam Posts and Telecommunications Group Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam VoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên giao thức Internet VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VSAT Very Small Aqerture Terminals Các thiết bị đầu cuối khẩu độ rất nhỏ VTI Vietnam Telecom International Công ty viễn thông quốc tế 1 Danh môc c¸c h×nh vÏ Trang Hình 1.1. Cấu hình hệ thống thông tin vệ tinh 3 Hình 1.2. Các bộ phận của trạm mặt đất 4 Hình 1.3. Băng thông sóng mang các kỹ thuật FDMA, TDMA, CDMA 10 Hình 1.4. Sơ đồ cấp phát tài nguyên hệ thống MF/TDMA dạng lưới 12 Hình 1.5. Sơ đồ cấp phát tài nguyên trong giao thức Slotted ALOHA 13 Hình 1.6. Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số 14 Hình 1.7. Mạng VSAT –IP 15 Hình 1.8. Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1 17 Hình 1.9. Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1 tại Việt Nam 17 Hình 1.10. Sơ đồ khối chức năng trạm Gateway iPSTAR 19 Hình 1.11. So sánh cấu trúc trạm HUB theo công nghệ Mux và IP 24 Hình 1.12. So sánh cấu trúc trạm VSAT theo công nghệ Mux và IP 25 Hình 1.13. Ví dụ cấp phát băng thông cho các sóng mang 26 Hình 2.1. Định dạng gói IP 29 Hình 2.2. Cấu trúc khung HDLC 30 Hình 2.3. Cấu trúc khung của giao thức PPP 31 Hình 2.4. Định dạng khung của MAC 31 Hình 2.5. Trung tâm vệ tinh của kết nối đầu cuối tới Internet 32 Hình 2.6. Trung tâm vệ tinh của kết nối đoạn đầu tới Internet 33 Hình 2.7. Trung tâm vệ tinh của kết nối chuyển tiếp tới Internet 33 Hình 2.8. Trung tâm vệ tinh cố định so với sự dịch chuyển của trái đất 35 Hình 2.9. Hệ thống khoá bảo mật 40 Hình 2.10. Hệ thống khoá công cộng cho bảo mật và chứng thực 41 Hình 2.11. Mô hình truyền tải trong Ipv4 43 Hình 2.12. Mô hình đường hầm 43 Hình 2.13. Tường lửa bao gồm 2 bộ định tuyến và 1 cổng 43 2 Hình 2.14. Định dạng mào đầu gói IPv6 45 Hình 2.15. Cấu trúc địa chỉ toàn cầu tổng hợp 49 Hình 2.16. Minh họa host có ngăn xếp kép 52 Hình 2.17. Đóng gói IPv6 vào IPv4 53 Hình 2.18. Đường hầm host – router qua mạng vệ tinh 53 Hình 2.19. Đường hầm router – router qua mạng vệ tinh 54 Hình 2.20. Biên dịch 6to4 thông qua mạng truy nhập vệ tinh 54 Hình 2.21. Biên dịch 6to4 thông qua mạng lõi vệ tinh 55 Hình 2.22. Chuyển đổi ứng dụng IPv6 56 Hình 2.23. Một minh họa về phát triển mạng vệ tinh trong tương lai 57 Hình 2.24. Hội tụ giao thức 58 Hình 3.1. Mô hình dịch vụ truy nhập internet băng rộng 60 Hình 3.2. Mô hình dịch vụ thoại VoIP và fax 61 Hình 3.3. Mô hình dịch vụ mạng riêng ảo VPN 62 Hình 3.4. Mô hình dịch vụ GSM Trunking 62 Hình 3.5. Mô hình dịch vụ Video Conference 63 Hình 3.6. Mô hình cung cấp truyền hình quảng bá bằng mạng VSAT 64 Hình 3.7. Mô hình tổng quát giải pháp VoIP NGN 72 Hình 3.8. Mô hình VoIP vùng với điện thoại IP 75 Hình 3.9. Mô hình VoIP với PBX hỗ trợ FXO, FXS 76 Hình 3.10. Mô hình VoIP vùng với ATA 76 Hình 3.12. Giải pháp hỗn hợp 77 Hình 3.13. Mô hình đề xuất cho các vùng 77 Hình 3.13. Thiết bị ATA đảm bảo chống sét cho IP-PBX 78 Hình 3.14. Mô hình tổng thể hệ thống VoIP 79 Hình 3.15. Mô hình báo hiệu và thoại liên vùng 80 Hình 3.16. Mô hình báo hiệu và thoại nội vùng 80 Hình 3.17. Mô hình báo hiệu và thoại ra PSTN 81 3 Hình 3.18. Mô hình báo hiệu và thoại từ PSTN 82 Hình 3.19. Mô hình tổng quát giải pháp kết hợp tổng đài truyền thống 83 Hình 3.20. Gọi nội vùng 84 Hình 3.21. Gọi giữa các vùng 85 Hình 3.22. Gọi ra mạng PSTN 86 Hình 3.23. Cuộc gọi vào từ PSTN 87 1 MỞ ĐẦU Những năm gần đây thông tin vệ tinh đang được xem như là một công nghệ có nhiều ưu điểm trong việc cung cấp các dịch vụ viễn thông, đặc biệt là cung cấp dịch vụ cho những vùng, miền có địa hình hiểm trở phức tạp. Truyền thông vệ tinh có ưu thế cho vùng phủ rộng, ít chịu ảnh hưởng của địa hình, khí hậu, dung lượng lớn. Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của thông tin vệ tinh là trễ truyền lan dài, tỷ lệ lỗi bit tương đối cao và băng thông hạn chế so với các liên kết mặt đất nên có không ít những vấn đề kỹ thuật đối với loại hình thông tin này. Hơn nữa thế giới đang tích hợp các dịch vụ viễn thông theo hướng IP. Vì vậy việc nghiên cứu công nghệ IP trong mạng vệ tinh VSAT nhằm đưa ra những giải pháp thích hợp cho việc cung cấp dịch vụ viễn thông đảm bảo khắc phục được những nhược điểm cố hữu vốn có của thông tin vệ tinh. Xuất phát từ đó tôi đã thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu IP trong mạng VSAT và ứng dụng tại Việt Nam. Bố cục đề tài gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan mạng VSAT Chương 2: Công nghệ IP trong mạng VSAT Chương 3: Ứng dụng VSAT IP vào Việt Nam Do điều kiện về thời gian cũng như những hạn chế về trình độ, mặc dù đã rất cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được sự đóng góp, nhận xét của người đọc để luận văn được hoàn thiện hơn và có thể áp dụng những kiến thức này vào hoạt động chuyên môn. [...]... băng rộng +Intranet, IP/ VPR +Mạng viễn thông công cộng Hình 1.7 Mạng VSAT IP Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để vào mạng công cộng - mạng nội địa truy xuất tài nguyên) Sau đó, tài nguyên Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao (UT) Các vệ tinh iPSTAR sử dụng công nghệ nhân... việc còn trống khi trạm VSAT có yêu cầu truyền tin Điều này sẽ giúp sử dụng quỹ đạo băng thông rất hiệu quả khi mạng có số lượng trạm rất lớn và tương đối đồng nhất Số lượng VSAT trong một khe và độ rộng của khe tần số thường được tính toán cân bằng giữa kích cỡ, giá thành trạm VSAT và hiệu suất sử dụng khe tần số  Ưu điểm:  Sử dụng công suất vệ tinh có hiệu quả  Tính linh hoạt trong khai thác khi thay... tưởng sử dụng trong thông tin vệ tinh và thông tin viba nằm trong “cửa sổ vô tuyến”, vì các tần số trong “cửa sổ vô tuyến” có suy hao trong khí quyển nhỏ nhất, trong điều kiện bình thường có thể bỏ qua Tuy nhiên các tần số nằm trong “cửa sổ vô tuyến” được sử dụng nhiều cho các hệ thống thông tin viba trên mặt đất, hơn nữa băng tần sử dụng cho thông tin vệ tinh rất rộng nên ngoài băng tần nằm trong “cửa... giao tiếp và xử lý tín hiệu băng gốc + Core router : Thực hiện chức năng định tuyến các gói tin IP giữa các thiết bị mạng trong mạng iPSTAR + TCPA : Tối ưu hóa tốc độ truyền dẫn TCP /IP thông qua vệ tinh + FLP : Điều khiển, quản lý lớp dịch vụ (CoS), chất lượng dịch vụ (QoS) và các chức năng TCPA FLP lọc và xắp sếp dữ liệu theo thứ tự ưu tiên và lớp dịch vụ trước khi gửi tới TI Bản tin cước từ TI và SI... khai thác các phần tử mạng tập trung tại trạm Gateway do đó các thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị iPSTAR bao gồm cả trang thiết bị trạm Gateway và các UT 1.6 Giải pháp kỹ thuật cho hệ thống IP VSAT 1.6.1 Lưạ chọn công nghệ chuyển mạch gói IP 1.6.1.1 Lý do lựa chọn công nghệ chuyển mạch gói IP Lý do lựa chọn công nghệ chuyển mạch gói IP (công nghệ IP) thay vì công nghệ... nối VSAT thì ở HUB cần phải có một cặp Modem/Mux tương ứng và cùng các thiết bị mã hoá bảo mật Nếu mạng có nhiều trạm VSAT thì không gian thiết bị trạm HUB sẽ tăng rất lớn theo tỉ lệ thuận với số kết nối + Theo công nghệ IP có số lượng thiết bị ít hơn và đơn giản trong kết nối so với công nghệ ghép kênh Mux Theo công nghệ IP, tại HUB chỉ cần 1 modem phát duy nhất một sóng mang cho toàn bộ lưu lượng mạng, ... theo mô hình một trạm chính và một trạm dự phòng (phân tập theo không gian), cách nhau từ 40 đến 60 km để tránh gián đoạn thông tin do ảnh hưởng của thời tiết Trạm Gateway thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến lưu lượng giữa các phần tử mạng, hội tụ các tiêu chuẩn của một mạng IP như HTTP, FTP, POP3, SMTP …cho các ứng dụng dịch vụ băng rộng Web, ftp, email và các ứng dụng truyền thông đa phương... Burst không chồng lấn nhau tại máy thu vệ tinh, cần thiết phải có khoảng thời gian bảo vệ (Guard time) giữa các Burst kế tiếp và đồng thời việc đồng bộ giữa các trạm mặt đất trong mạng là tối cần thiết Kỹ thuật TDMA do vậy liên quan đến qúa trình tạo Burst, thu Burst và đồng bộ phát của các trạm mặt đất trong mạng Trong kỹ thuật TDMA, nếu một mạng có rất nhiều trạm đầu cuối VSAT cùng phát về trên một... định (FSS) – 31 GHz Ka Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS) GHz Q Các vệ tinh nội địa 18 44 Sử dụng điển hình 1.3 Tổng quan về mạng VSAT IP VSAT IP là hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng, có cấu trúc mạng hình sao sử dụng kỹ chuyển mạch gói băng rộng Hệ thống gồm 3 thành phần cơ 15 bản: trạm cổng (Gateway), vệ tinh IPSTAR và các trạm thuê bao (User Terminal-UT) Các gói dữ liệu từ trạm Gateway gửi tới trạm UT... MF/TDMA có cấu trúc nhỏ, gọn, chiếm ít không gian và tiêu thụ điện ít hơn nhiều so với FDMA Khi mở 27 rộng mạng thêm trạm VSAT: với HUB dùng MF/FDMA chỉ cần bổ sung 1 hoặc một vài bộ demodulator cho hàng chục đến hàng trăm VSAT mới Nhưng với HUB dùng FDMA, cứ mỗi VSAT nối vào mạng thì phải cần thêm 1 bộ demodulator tương ứng Như vậy khả năng mở rộng và dự phòng thiết bị của HUB theo MF/TDMA rất linh . tài: Nghiên cứu IP trong mạng VSAT và ứng dụng tại Việt Nam. Bố cục đề tài gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan mạng VSAT Chương 2: Công nghệ IP trong mạng VSAT Chương 3: Ứng dụng VSAT IP vào Việt. bá 63 3.2.7. Một số ứng dụng VSAT IP điển hình ở Việt Nam 64 3.3. Yêu cầu mạng lưới 66 3.3.1. Vị trí trung tâm 66 3.3.2. Vị trí ở xa 67 3.4. Hệ thống VoIP trong mạng VSAT 69 3.4.1. Yêu cầu. qua mạng vệ tinh 52 2.4.6. Biên dịch 6to4 thông qua mạng vệ tinh 54 2.4.7. Các vấn đề với 6to4 55 2.5. Phát triển mạng vệ tinh trong tương lai 56 3 Chương 3 ỨNG DỤNG VSAT IP VÀO VIỆT